Вопрос 23. Импульсные диоды. Процессы включения и отключения прямого тока.

Импульсные полупроводниковые диоды - это диоды, предназначенные для работы в импульсном режиме и имеющие малую длительность переходных процессов.

Рассмотрим процессы в полупроводниковом диоде при включении его на заданный прямой ток (рис.3.23). Такой режим характерен для большинства практических случаев, когда внешнее сопротивление значительно превышает сопротивление диода и ток через диод слабо зависит от напряжения на диоде. В исходном состоянии при t < t0 ток через диод отсутству-

ет, напряжение на диоде равно нулю, концентрация неосновных носителей в базе равна равновесной Pn0. Характер переходного процесса различен для случаев низкого и высокого уровней инжекции, т.е. зависит от величины прямого тока. При малых токах в момент формирования импульса Iпр , напряжение на диоде увеличивается скачком на величину Iд·rБ, затем по мере заряда емкости постепенно возрастает до установившегося значения - график 1 на рис.2. На рис.3.24 приведено распределение инжектированных через прямосмещенный р-n переход неосновных носителей в базе диода в различные моменты времени. Для времени t ≥ t3 напряжение на диоде и

распределение Pn(x,t) можно считать установившимся. В течение переходного процесса граничная концентрация Pn(0,t) постепенно увеличивается от Pn0 до установившейся величины, что приводит к плавному увеличению напряжения на переходе. Вследствие постоянного тока градиент концентрации на границе с р-n переходом (значение производной функции Pn(x,t) координате в т. Х=0) постоянен, так как полный ток Iпр обусловлен током диффузии инжектированных зарядов. При высоком уровне инжекции, когда граничная концентрация неосновных зарядов больше концентрации основных: Pn(0)>nn0, характер переходного процесса качественно изменяется. По мере накопления зарядов в базе сопротивление и падение напряжения уменьшаются. Напряжение Uд имеет выброс, соответствующий начальному высокому значению сопротивления rБ, - график 2 на рис.3.23. - и уменьшается до установившегося значения Uпр. Плавное увеличение напряжения Uпер за счет заряда емкости большим током Iпр при этом практически не влияет на суммарное напряжение Uд. Максимальное прямое напряжение на диоде Uпр.и. при заданной амплитуде прямого тока называется импульсным прямым напряжением.

Время tуст в течение которого прямое напряжение уменьшается от максимального до величины 1,2 от установившегося Uпр, называют временем установления прямого сопротивления (напряжения), В режиме отключения прямой ток резко уменьшается до нуля, напряжение на диоде за счет накопленного заряда в базе в течение переход-

ного процесса отличается от нуля. Временные диаграммы сигналов и графики Pn(x,t) приведены на рис.3.25 и 3.26.

В начальный момент времени t0 при отключении прямого тока на- пряжение на диоде уменьшается на величину Iпр·rБ. .Уменьшение концентрации накопленных дырок в базе происходит за счет рекомбинации с электронами. В условиях отсутствия тока через р-n переход значение градиента концентрации на границе с переходом равно нулю, а функции

Pn(x,t) при х=0 проходят горизонтально.